intTypePromotion=1

Bài giảng Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:18

0
264
lượt xem
91
download

Bài giảng Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ bao gồm những nội dung về điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực; điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số; điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp; điều chỉnh tốc độ bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto; điều chỉnh tốc độ bằng nối cấp.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ

  1. 17­3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ         ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
  2. 17­3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ         ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ                 Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu:              1. Trên stato: thay đổi điện áp đưa vào dây quấn stato, thay đổi  số đôi cực của dây quấn stato hay thay đổi tần số nguồn cung cấp.              2. Trên rôto: thay đổi điện trở hoặc nối tiếp trên mạch rôto  một hay nhiều máy điện (gọi là nối cấp).              17.3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực              Động cơ điện KĐB khi làm việc bình thường có hệ số trượt s  nhỏ nên n ≈  n1 = 60f1/p.             Khi tần số f1 = const, thay đổi p sẽ thay đổi được tốc độ n (tốc  độ tỷ lệ nghịch với số đôi cực p).             Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau  thì tốc độ có bấy nhiêu cấp.                          Như  vậy  tốc  độ  chỉ  có  thể  thay  đổi  từng  cấp,  không  bằng  phẳng.
  3.            Có nhiều cách thay đổi số đôi cực của dây quấn stato:             1. Đổi cách nối để có số đôi cực khác nhau. Cách này dùng trong  động cơ điện 2 cấp tốc độ.            2. Trong rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác  nhau, thường để đạt hai cấp tốc độ theo tỷ lệ 4 : 3 hay 6 : 5.            3. Trên rãnh stato có hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác  nhau, mỗi dây quấn lại có thể đổi nối để có số đôi cực khác nhau  (dùng trong động cơ có 3 , 4 cấp tốc độ).           Với động cơ rôto dây quấn, dây quấn rôto có số đôi cực bằng số  đôi cực của dây quấn stato, vì vậy khi đấu lại dây quấn stato để có  số  đôi  cực  khác  thì  dây  quấn  rôto  cũng  phải  đấu  lại.  Điều  này  không  tiện  lợi,  do  đó  động  cơ  điện  loại  này  không  dùng  phương  pháp thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ.            Với động cơ rôto lồng sóc, rôto có thể thích  ứng với mọi số đôi  cực của stato, do đó thích hợp với điều chỉnh tốc độ bằng cách thay  đổi số đôi cực.
  4.              Sơ đồ thay đổi số đôi cực như sau (hình 17­6): Thay đổi từ nối thuận (hình 17­6a)  sang  nối  ngược  (hình  17­6b)  ta  a) được số đôi cực khác nhau theo tỷ  A1  X1    A2   X2   lệ 2 : 1.    /2                             /2 Cũng  có  thể  đổi  từ  đấu  nối  tiếp  b) (hình 17­6a) sang đấu song (hình 17­ A1          X1      A 2          X2 b)  hai  cuộn  dây  tuỳ  theo  yêu  cầu  của điện áp và dòng điện để có số  /2                             /2 đôi cực khác nhau. c) A1       X1            A 2      X2 Hình 17­6.  Sơ đồ nguyên lý thay đổi số đôi cực
  5.                          Với động cơ 3 pha, tuỳ theo cách đấu Y hay  Δ và cách đấu dây quấn  pha  song  song  hay  nối  tiếp  mà  ta  có  loại  động  cơ  hai  cấp  tốc  độ  có  mômen không đổi hoặc công suất không đổi. A B C A B C Hình  17­7,  chuyển  từ  đấu  hình  Y  sang  Id Id YY, ta có: I’f             PY =  3.Ul.I’f.ηY.cosφY I’f I’f I’f             PYY =  3.Ul.2I .ηYY.cosφYY ’ f Y (p2=2p1 ) YY (p1) Giả  thiết  khi  thay  đổi  tốc  độ  η  và  cosφ  Hình 17­7. Sơ đồ đấu dây quấn khi đổi  tốc độ theo tỷ lệ 2:1 với mômen không đổi không đổi, khi đó                    P YY 2 PY
  6.      Vì khi chuyển  từ đấu  Y sang YY, số đôi cực  giảm  đi một  nửa  (p2  =  2p1), tốc độ tăng gấp đôi (n1 = 2 n2), nên theo quan hệ  M = P/ω, ta có: M YY PYY . Y 2 PY . Y 1 MY YY .PY 2 Y .PY M YY MY Máy được chế tạo theo loại có mômen không đổi. Đặc  tính  M  =  f(s)  của  động  cơ  hai  cấp  tốc  độ  đấu  theo  kiểu  Y/YY  như hình 17­9 M Y YY 0 n1 2n1 n Hình 17­9. Đặc tính cơ M = f(s) của động cơ  điện  hai  tốc độ có sơ đồ đấu dây như hình 17­ 7
  7. A B C A B C             Hình 17­8, chuyển từ đấu  Δ  Id Id sang YY, ta có:             PΔ =  3.Ul. 3I’f.η Δ.cos.  I,f I, f             PYY =  3.Ul.2I’f.η YY.cosφ YY If, I,f            Giả thiết khi thay đổi tốc độ,  ∆(p2 = 2p1) YY (p1) cả η và cosφ không đổi, ta có:    Hình 17­8. Sơ đồ đấu dây quấn khi đổi                   PYY /PΔ = 2/ 3 ≈  1  tốc độ theo tỷ lệ 2:1 với công suất không  đổ i M                       Như  vậy  ta  được  động  cơ    loại có công suất không đổi. YY     Đặc tính M = f(s) như  ở hình 17­ 10. 0 n1 2n1 n Hình 17­10. Đặc tính cơ M = f(n) của  động  cơ  điện  hai  tốc  độ  có  sơ  đồ  đấu dây như ở hình 17­8
  8.                   17.3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số          Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ:                                 n = (1­s)n1 = (1­s).60f1/p          Khi hệ số trượt thay đổi ít thì n tỷ lệ với f1.          Theo phương pháp này:          ­ Động cơ có thể quay với bất kỳ tốc độ nào, phạm vi  điều chỉnh rộng, điều chỉnh bằng phẳng.          ­ Phải có nguồn điện có tần số thay đổi được, giá thành  cao.          Phương pháp này chỉ có ý nghĩa thực tế khi dùng một  nguồn điện biến tần chung điều chỉnh nhiều động cơ điện  có cùng quy luật thay đổi tốc độ.
  9. Với điều kiện năng lực quá tải không đổi, ta có thể tìm được  mối quan hệ giữa điện áp U1, tần số f1 với mômen M.              Nếu bỏ qua điện trở r1 thì biểu thức mômen cực đại (16­41)  có thể viết thành: U 12 M max C 2 (17­5) f1      trong đó C là hệ số.           Gọi U’1 và M’ là điện áp và mômen ứng với lúc tần số f’1.           Căn cứ vào năng lực quá tải không đổi, ta có: ' M max M max M' ' M max U 1' 2 f12 hay . '2 M' M M M max 2 U 1 f1          Từ đó tìm được: U 1' f1' M' (17­6) U1 f1 M
  10.           Trong thực tế sử dụng, khi yêu cầu mômen không đổi (như  trong máy cát gọt kim loại) thì ta có: U 1' f1' U1 hay const (17­7) U1 f1 f1             Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo công suất cơ Pcơ  không đổi, nghĩa là M tỷ lệ nghịch với tần số (trong đầu máy xe  điện) thì: M' f 1 ' M f1 Thay  vào  (17­6)  ta  được: U 1' f1' (17­8) U1 f1 Nếu yêu cầu mômen tỷ lệ với bình phương tốc độ (như quạt gió)  thì: ' 2 2 U1 f1 (17­9)  U1 f1
  11.                     17.3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp       Khi thay giảm điện áp xuống x  M lần so với điện áp định mức, U =  xUđm  (x 
  12. pcu 2 m1 I 2' 2 r2' Vì  s Pdt M 1 nên hệ số trượt s sẽ bằng 1/x2  lần hệ số trượt cũ và tốc độ  động cơ ở điện áp mới U = xUđm là: s n (1 2 )n1 (17­10) x Theo  hình  17­11  thấy  rằng,  hệ  số  trượt  tối  đa  có  thể  điều  chỉnh được là s = sm. Giả sử Mmax/Mđm = 2, sđm = 0,04,  theo biểu thức Klox tính được  sm = 0,15 nghĩa là phạm vi điều chỉnh tối đa là 15%. Khi MC  = Mđm  thì điện áp thấp nhất là 0,707Uđm. Nếu mômen  tải nhỏ hơn định mức thì có thể cho phép điện áp giảm nữa.
  13. 17.3.4.  Điều  chỉnh  tốc  độ  bằng  cách  ghép  thêm  điện  trở  phụ vào mạch rôto                Phương pháp này chỉ dùng đối với động cơ rôto dây quấn.              Khi thêm điện trở phụ vào mạch rôto thì đường đặc tính M =  f(s) nghiêng về phía trái (hình 17­12).              Với mômen tải không đổi, điện trở phụ càng lớn thì hệ số  trượt ở điểm làm việc càng lớn, nghĩa là tốc độ càng giảm. M/Mđm 4 3 2 1 2 d c ba 1 MC /Mđm 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Hình 17­12. Điều chỉnh tốc độ bằng  cách ghép thêm điệm trở phụ vào rôto
  14. Vì mômen tỷ lệ với công suất điện từ nên ta có: r2 r2 rp ' (17­11) s s trong đó rp là điện trở phụ ghép vào. Do Pđt không đổi, I2 cũng không đổi nên một bộ phận công suất cơ  trước kia đã biến thành tổn hao đồng m2I22rp. Nhược  điểm  của  phương  pháp  điều  chỉnh  này  là:  tổn  hao  công  suất lớn, hiệu suất của máy giảm, phạm vi điều chỉnh phụ thuộc  vào phụ tải. Khi không tải không thể dùng phương pháp này.
  15.                       17.3.5. Điều chỉnh tốc độ bằng nối cấp ~ R A B Hình  17­13.  Động  cơ  điện  không  đồng  bộ  nối  cấp       Khi nối cấp, rôto của hai động cơ được nối với nhau cả về  cơ lẫn về điện (hình 17­13).      Động cơ A nối với lưới điện, động cơ B rôto đóng vai trò sơ  cấp lấy điện từ  mạch rôto của động cơ A, stato của động cơ  B nối với điện trở 3 pha đối xứng.       Như vậy, điện áp đưa vào động cơ B chỉ là điện áp tần số  thấp của rôto động cơ A.
  16. Gọi: pA, pB là số đôi cực của động cơ A và B, f1 ­ tần số lưới , f2 ­ tần số dòng điện rôto của động cơ A,  n1, n2 ­ tốc độ đồng bộ của động cơ A và B, nC ­ tốc độ rôto chung của cả hai máy. Ta có:                                       n1A = 60f1/pA                                                   f2 = (n1A – nC).pA/60              (17­12) Tốc độ đồng bộ của máy B (tốc độ của từ trường quay so với rôto)  là:                                 n1B = 60f2/pB = (n1A ­ nC).pA/pB Hệ số trượt của máy B bằng:                                 sB = (n1B – nC)/n1B                                              (17­13)       Như vậy, máy B làm việc như một động cơ điện không đồng bộ  thông thường có tần số nguồn điện đưa vào là f2.      Còn máy A làm việc như một động cơ điện không đồng bộ mà  mạch rôto nối thêm một mạch điện đẳng trị của động cơ B.
  17.            Vì rôto hai máy được nối chặt với nhau về cơ khí nêncùng quay  với tốc độ nC.            Khi không tải, hệ số trượt của máy B là sB = 0 nên n1B = nC.             Tốc độ chung của hệ thống lúc không tải chính là tốc độ đồng  bộ của cả hệ thống nối cấp, ký hiệu là n1C. Ta có:                                          n1C = nC(sB = 0) = n1B(sB = 0) = (n1A – n1C).pA/pB. Suy ra:                                       n1C = n1A.pA/(pA + pB) = 60f1/(pA + pB)             (17­14)             n1C được xem như tốc độ của hệ thống nối cấp khi hệ số trượt  của động cơ B bằng 0.            Tốc độ đồng bộ của hệ thống là tốc độ đồng bộ của một động  cơ điện tương ứng có số đôi cực là (pA + pB).            Các động cơ A, B có thể làm việc riêng lẻ nên ta được ba cấp tốc  độ tương ứng với ba số đôi cực pA, pB và (pA + pB).  
  18.           Phân phối công suất:           Công suất điện từ của máy A là PđtA chia làm hai phần, một phần  biến thành công suất cơ ở đầu trục PcơA, một phần thành công suất  điện truyền cho máy B là PS.           Bỏ qua tổn hao trên máy thì công suất phân phối của hai máy  như sau: Pc A nC pA (17­15) Pc B n1 A nC pB trong đó công suất của máy A là:    PcơA = PđtA.(nC/n1A) công suất cơ của máy B là:             PcơB = PS = PđtA.(n1A ­ nC)/n1A Thấy  rằng,  tải  của  hai  máy  phân  phối  tỷ  lệ  với  số  đôi  cực  của  chúng.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2